Refroidissement éolien - Définition

Introduction

Cycliste hivernal devant se protéger du refroidissement éolien.

Le refroidissement éolien, parfois aussi appelé facteur vent dans le langage populaire, désigne la sensation de froid induite par le vent sur un organisme qui dégage de la chaleur et qui s'ajoute à la température réelle de l'air ambiant. Paul Siple et Charles F. Passel ont développé le concept facteur du refroidissement éolien juste avant l'entrée des États-Unis dans la Seconde Guerre mondiale lors d'expériences en Antarctique.

Le concept s'est graduellement répandu ensuite grâce au service météorologique des États-Unis. Environnement Canada et d'autres service nationaux de météorologie l'utilisent afin de pouvoir quantifier la température perçue, en cas de froid intense, par le corps humain en combinant la vitesse du vent et la température extérieure.

Histoire

Paul Siple est un scientifique de l'United States Antarctic Service Expedition entre 1939 et 41. Il défend sa thèse doctoral sur le froid en Antarctique et ses effets sur les explorateurs en 1939. Dans son mémoire, il crée le terme «Windchill factor».

Double disque de carton tournant, pour le calcul de l'effet Windchill: froid perçue, basée sur la température et le vent existant.

De retour à la base américaine de Little America III, avec son assistant Charles Passel, il note le taux de refroidissement d'une quantité d'eau dans un cyclindre et le temps pour qu'elle gèle dans différentes conditions de température et de vent. Les deux chercheurs en tire une relation dès 1940 mais elle ne sera publié qu'en 1945 dans le Journal of American Philosophical Society à cause de ses utilisations militaires probables.

Cette relation était très approximative, reliant la perte de chaleur de l'eau aux effets complexes de la couche d'air chaud à la surface d'un être vivant et de l'air ambiant. Malgré ces limitations, le concept s'est répandu à travers le monde. Il était particulièrement intéressant pour les militaires devant se déplacer dans les régions froides mais il est devenu commun dans les bulletins météorologiques.

Durant l'année 2001, une équipe de scientifiques et d'experts médicaux du Canada et des États-Unis ont travaillé ensemble pour mettre au point un nouvel indice de refroidissement éolien plus conforme à la réalité. Des volontaires ont été exposés à plusieurs combinaisons de températures et de vitesses de vent dans une soufflerie réfrigérée. Les chercheurs ont notés les taux de perte de chaleur de leur visage, la partie généralement exposée en hiver, autant quand celui-ci est sec ou mouillé. Le nouvel indice est utilisé depuis ce temps dans les deux pays.

Calcul

La relation de Siple et Passel était exprimée en watts de perte de chaleur par mètre carré de peau exposée. Ces unités étaient jugées difficiles par le public, le nouvel indice s'exprime maintenant par un nombre ressemblant à la température en degrés Celsius (Canada) ou en degrés Fahrenheit (États-Unis), le format privilégié par la majorité de la population.

Il est souvent légendé comme température ressentie, bien qu'il soit en réalité un nombre sans unité. Ceci signifiant seulement que la valeur équivaut à la sensation ressentie sur la peau par une journée calme à cette température. La formule de calcul du refroidissement éolien est la suivante pour avoir un nombre similaire à des degrés Celsisus :

, où T est température ambiante exprimée en °C et V est la vitesse du vent exprimée en km/h. Le refroidissement éolien n'est pas défini pour des vitesses de vent inférieures à 5 km/h.